СПОСОБ ОЧИСТКИ КИСЛЫХ И ЩЕЛОЧНЫХ СТОЧНЫХ ВОД ОТ МЕДИ

СПОСОБ ОЧИСТКИ КИСЛЫХ И ЩЕЛОЧНЫХ СТОЧНЫХ ВОД ОТ МЕДИ


RU (11) 2042643 (13) C1

(51) 6 C02F1/58 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 26.12.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 4953806/26 
(22) Дата подачи заявки: 1991.06.27 
(45) Опубликовано: 1995.08.27 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: 1. Авторское свидетельство СССР N 1244104, кл. C 02F 1/62, 1984. 2. Утилизация меди из отработанных растворов гальванического травления. Обмен производственно- техническим опытом, 1988, N 6, с.30. 
(71) Заявитель(и): Научно-производственное объединение "Океанприбор" 
(72) Автор(ы): Мишина О.В.; Иванова В.И.; Трофимова Л.А. 
(73) Патентообладатель(и): Завод "Ладога" 

(54) СПОСОБ ОЧИСТКИ КИСЛЫХ И ЩЕЛОЧНЫХ СТОЧНЫХ ВОД ОТ МЕДИ 

Сущность изобретения: отработанные кислые и щелочные травильные растворы сливают до pH 3 5, образовавшуюся смесь разбавляют водой в 1,3 2 раза, затем добавляют серную кислоту до водородного показателя раствора pH 1 2, определяют количество меди, содержащееся в полученном растворе, затем загружают алюминиевые стружки в количестве, равном 0,8 1,2 от количества меди в растворе, причем цементацию проводят при температуре не более 90°С. Раствор после подкисления серной кислотой дополнительно разбавляют водой до концентрации меди 20 60 г/л. Предлагаемый способ позволяет очистить отработанные травильные растворы до коцентрации меди 0,001 г/л. 1 табл. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к очистке промышленных сточных вод и может быть использовано при очистке отработанных кислых и щелочных травильных растворов плат печатного монтажа и гальванического производства.

Известен способ очистки сточных вод от ионов меди, включающий предварительную их обработку водорастворимой солью алюминия (хлорида, нитрита или сульфата) из расчета 2-2,3 иона алюминия на 1 ион меди (II) с последующим подщелачиванием раствора. В качестве щелочного реагента используют суспензию окиси кальция в растворе карбоната натрия из расчета 5-6 молей окиси кальция на 1 моль карбоната натрия, которую вводят до достижения рН 12-13 с последующим перемешиванием до образования труднорастворимого соединения [1]

Недостатком этого способа является неполная очистка медьсодержащих сточных вод из-за невозможности извлечения меди из ее комплексных соединений, например медноаммиачных, которые можно представить в виде [Cu(NH3)4]Cl.

Наиболее близким к предлагаемому является способ, согласно которому процесс утилизации меди осуществляется из отработанных травильных меднохлоридных кислых и щелочных растворов [2] Для выделения меди из щелочного раствора сначала разрушают медноаммиачных комплекс путем добавления отработанного кислого травильного раствора или отходов соляной кислоты после декапирования к щелочному раствору и доводят рН до 2,5-3, затем разбавляют смесь водой до концентрации меди 60 г/л.

После этого в раствор загружают отходы алюминия и его сплавы. В результате реакции замещения в осадок выделяется чистая медь, а в растворе образуется хлористый алюминий, являющийся хорошим коагулянтом. В случае кислого травильного раствора его разбавляют водой до концентрации меди 60 г/л, доводят водородный показатель рН до 2,3-3,0, добавляют отходы алюминия и проводят процесс выделения меди из раствора.

Недостатком этого способа является неполное обезвреживание ионов меди в отработанных растворах. Экспериментально установлено, что отработанные концентрированные медьсодержащие стоки, очищенные по указанной технологии до полного обесцвечивания раствора и концентрации меди (II) до 1 г/л, через 3 сут изменяют свой цвет на зеленый, а концентрация меди в растворе увеличивается до 7,5-8 г/л.

Целью изобретения является повышение степени очистки кислых и щелочных сточных вод от меди.

Отработанные кислые и щелочные травильные медьсодержащие растворы сливают до рН 3-5, образующуюся смесь разбавляют водой в 1,3-2 раза, а затем добавляют серную кислоту до водородного показателя раствора рН 1-2, определяют количество меди, содержащееся в полученном растворе, затем загружают алюминиевые стружки в количестве, равном 0,8-1,2 от количества меди в растворе, причем цементацию проводят при температуре t 90оС.

Отработанные кислые и щелочные травильные медьсодержащие растворы сливают до водородного показателя рН 3-5, который определяют, например, индикаторной бумагой "Рифан" с пределами рН 1,8-3,6, 4-5,4. При сливании растворов происходят разрушение медноамиачного комплекса [Cu(NH3)4]Cl с образованием солей меди, в том числе хлорсодержащих в виде CuCl2, и выделение газообразных продуктов CO2, NH3, NO2.

При этом хлорсодержащие соединения образуются в количестве, достаточном для активизации (катализации) процесса цементации.

Полученную смесь разбавляют водой в 1,3-2 раза перед добавлением серной кислоты во избежание излишнего разогрева и выброса смеси. Серную кислоту добавляют до рН 1-2 для полного растворения солей меди и создания реактивной рН.

При этом экспериментально установлено, что количество алюминиевых стружек для проведения цементации должно браться с коэффициентом К, равным 1,2-0,8 от количества меди в растворе с рН 1-2 соответственно.

При загрузке алюминиевых стружек с К > 1,2 от количества меди в растворе, алюминий не используется для реакции и накапливается в осадке. При загрузке алюминиевых стружек с К < 0,8 количества меди в растворе, цементация не проходит до конца, что влияет на степень очистки.

В предлагаемом способе концентрацию меди определяют йодометрическим методом.

Использование серной кислоты вместо соляной и проведение реакции цементации меди при температуре не более 90оС позволяет исключить образование димеризованных структур оксохлоридов алюминия и замыкания ионов меди в кольцо димера, что позволяет повысить степень очистки концентрированных медьсодержащих растворов.

Оптимальный результат с точки зрения скорости проведения реакции и степени очистки получается, если раствор после подкисления серной кислотой дополнительно разбавляют водой до концентрации меди 20-60 г/л, а загрузку алюминиевых стружек проводят постепенно, поддерживая температуру раствора 40-85оС.

При концентрации меди в растворе более 60 г/л процесс цементации проходит очень бурно и для поддержания температуры в пределах 40-85оС и устранения взрывоопасной ситуации требуется либо вводить алюминиевые стружки очень медленно, что увеличивает время очистки, либо предусматривать дополнительные меры по отводу тепла.

Разбавление раствора до концентрации меди < 20 г/л является нецелесообразным, так как в этом случае процесс цементации замедляется, что приводит к увеличению времени цикла очистки сточных вод, либо для поддержания температуры в пределах 40-85оС требует дополнительного подвода тепла.

Алюминиевые стружки загружают последовательными порциями во избежание перегрева раствора и поддержания температуры в пределах 40-85оС.

П р и м е р 1. В нейтрализатор объемом 1000 л заливают 100 л отработанного кислого травильного раствора плат печатного монтажа (рН 1), в состав которого входит хлорная медь (CuCl2) с концентрацией по меди 180 г/л.

Затем к нему добавляют частями в 2-3 приема, перемешивания, при прикрытом зеркале нейтрализатора 100 л отработанного щелочного травильного раствора того же производства (рН 9-10), содержащего медноаммиачный комплекс [Cu(NH3)4]Cl с концентрацией по меди 60 г/л. Через полчаса после прекращения вспенивания образовавшейся смеси с рН 3, к ней добавляют 180 л воды, перемешивают. Затем добавляют небольшими порциями (примерно по 5 л) 20 л концентрированной серной кислоты (H2SO4) и перемешивают до полного растворения солей в осадке. При этом в растворе рН 2 концентрация меди, определенная йодометрическим методом, равна 60 г/л, а общее количество меди в 400 л раствора равно 24 кг. Определяют количество алюминия, необходимое для очистки этого раствора от меди (при рН 2, К 0,8), которое равно 24 0,8 19,2 кг. Далее в нейтрализатор с подготовленным раствором загружают первую порцию алюминиевых стружек 10 кг в титановой корзине с крышкой и отверстиями по всей поверхности. Примерно через 3 ч, когда температура раствора в нейтрализаторе упадет до 40оС, загружают вторую корзину с остальными стружками, не вынимая первой. Все выдерживают до полного осветления раствора в течение примерно 8 ч, после чего корзины с осадком вынимают, осадок промывают и сушат.

Остаточное содержание меди в очищенном растворе составляет 1 мг/л.

П р и м е р 2. В нейтрализатор сливают отработанные травильные растворы такого же состава, как в примере 1, в количестве: кислого 50 л, щелочного 150 л, в последовательности, указанной в примере 1.

Полученный раствор с рН 5 разбавляют в 1,35 раза водой (т.е. добавляют 70 л воды), перемешивают.

Затем добавляют 22,5 л концентрированной серной кислоты (H2SO4) так, как указано в примере 1. При этом в растворе рН 1, концентрация меди составляет 70 г/л. В раствор дополнительно добавляют 608,5 л воды и концентрация меди в нем становится 20 г/л, а общее количество меди равно 18 кг. Определяют необходимое количество алюминия для этого раствора (при рН 1, К 1,2), которое равно 21,6 кг. Далее проводят цементацию меди на алюминиевых стружках в последовательности, указанной в примере 1, с той разницей, что время, в течение которого температура раствора после загрузки первой порции алюминиевых стружек падает до 40оС, в этом случае равно примерно 1 ч, а после загрузки последней порции до полного осветления раствора проходит примерно 10 ч.

П р и м е р 3. В нейтрализатор сливают отработанные травильные растворы такого же состава, как в примере 1, в количестве: кислого 67 л, щелочного 133 л, в последовательности, указанной в примере 1. К полученной смеси с рН 4 добавляют 100 л воды, перемешивают. Затем вместо концентрированной серной кислоты добавляют 30 л отработанного раствора травления цветных металлов гальванического производства, в состав которого в том числе, входят: серная кислота концентрацией 250 г/л, азотная кислота концентрацией 320 г/л, ионы меди (II) концентрацией 20 г/л.

При этом в растворе с рН 1,8 концентрация меди составляет 68,7 г/л. В раствор дополнительно добавляют 185 л воды и концентрация меди в нем становится 40 г/л, а общее количество меди равно 20,6 кг. Определяют необходимое количество алюминия (при рН 1,8 принимают К 1), которое равно 20,6 кг. Далее проводят цементацию меди на алюминиевых стружках в последовательности, указанной в примере 1, с той разницей, что время, в течение которого температура раствора после загрузки первой порции алюминиевых стружек падает до 40оС, в этом случае равно примерно 2 ч, а после загрузки последней порции стружек до полного осветления раствора проходит примерно 9 ч.

Основные параметры способа очистки отработанных травильных растворов от меди, проведенные в режимах, описанных в примерах 1-3, указаны в таблице. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



СПОСОБ ОЧИСТКИ КИСЛЫХ И ЩЕЛОЧНЫХ СТОЧНЫХ ВОД ОТ МЕДИ, включающий смешение кислых и щелочных сточных вод до кислой реакции, разбавление водой до определенной концентрации меди, подкисление полученного раствора и цементацию на отходах алюминия с последующим отделением осадка, отличающийся тем, что, с целью повышения степени очистки, разбавляют полученную смесь водой до концентрации в ней меди 20 60 г/л, подкисляют полученный раствор серной кислотой до pH 1-2, а цементацию осуществляют на алюминиевых стружках, взятых в количестве 0,8-1,2 от количества меди в растворе, при температуре не более 90oС.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Воздухо- и водоочистка. Опреснительные установки






СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "и" означает, что будут найдены только те страницы, где встречается каждое из ключевых слов. Например, при запросе "очистка воды" будет найдено словосочетание "очистка воды". При использовании режима "или" результатом поиска будут все страницы, где встречается хотя бы одно ключевое слово ("очистка" или "воды").

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+очистка -воды".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "сток" будут найдены слова "стоков", "стоки" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу "сток!".


Устройства и способы водоочистки | Опреснительные установки. Дистилляторы | Устройства и способы воздухоочистки


Рейтинг@Mail.ru